CN102706399B - 超声波流量计及超声波流量计量方法 - Google Patents
超声波流量计及超声波流量计量方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明公开了一种超声波流量计及超声波流量计量方法，该超声波流量计包括管体，在管体上设有两个安装口，在两个安装口处分别设有超声波检测元件，在所述管体内设有信号反射台；垂直于管体轴线的面为横断面，两个超声波检测元件的轴线相对于所述管体的横断面均呈倾斜夹角。本发明可以更准确的对流经液体的流量进行检测，并且减少了信号的衰减，同时也降低了流量计的压力损失，可靠性也得到了提高。
Description
技术领域
本发明涉及一种超声波流量计及超声波流量计量方法。
背景技术
超声波流量计是在管体上设有两个安装口，在两个安装口处分别设有超声波检测元件，在所述管体内设有信号反射台，第一个超声波检测元件所发出的超声波通过信号反射台再传输至第二个超声波检测元件，根据两个超声波检测元件之间的距离、超声波信号在两个超声波检测元件之间传输所用的时间，检测出单位时间内流经管体的液体流量。
现有的超声波流量计的管体内一般需在管体内设置有信号反射台，第一个超声波换能器将电信号转换为超声波振动信号，所产生的振动信号通过第一个安装口进入后，经第一个信号反射台反射后，沿轴向方向传输至第二个信号反射台，经第二个信号反射台反射后由第二个安装口传出，并由第二个超声波换能器将超声波振动信号转换为电信号。
现结构具有如下缺陷：
1、该超声波流量计的信号传输路径为“U”字形，超声波信号在管体内为单段的直线距离，无法准确的反映整段管体内液体的流动情况，精确性受到影响；
2、现有的“U”型结构在流量测量管内部有较大的阻流件，对管路产生较大的压力损失，如果流体里面有杂质，会容易造成管路堵塞；
3、由于现有的超声波流量计在管体内仅仅测量单段的直线距离，所以，为提高检测精度，超声波检测元件需要靠近管体的轴心位置，这势必会对管体内液体的流动造成影响，加重了液体的扰流，并影响到测量的准确性。
后来又出现另一种超声波流量计，使超声波信号在管体内经过多次反射，通过对管体内多段直线距离进行检测，以提高检测的精度；
1、随着信号反射台数量的增加，超声波信号的衰减也越来越大，如果在信号反射台上积存有灰尘或杂质，其信号的衰减将更为明显，影响到检测的可靠性；
2、另一方面，随着信号反射台的数量的增加，考虑反射角度设置、安装位置的需要，有部分信号反射台需要设置在管体的上部或下部，如果信号反射台设于管体的上部，管体内的气泡会影响到超声波信号的传输，如果信号反射台设于管体的下部，信号反射台上积存的杂质也会影响到超声波信号的传输。
所以，就现有的超声波流量计而言，一方面，需要增加超声波信号所经过的直线段的数量来提高检测的精度，另一方面，又要减少超声波信号的反射次数，减少超声波信号在传输过程中的衰减与损失，但现的的超声波流量计无法解决该技术问题。
发明内容
基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种超声波流量计及超声波流量计量方法，本发明可以更准确的对流经液体的流量进行检测，并且减少了信号的衰减，同时也降低了流量计的压力损失，可靠性也得到了提高。
其技术方案如下：
一种超声波流量计，包括管体，在管体上设有两个安装口，在两个安装口处分别设有超声波检测元件，在所述管体内设有信号反射台；垂直于管体轴线的面为横断面，两个超声波检测元件的轴线相对于所述管体的横断面均呈倾斜夹角。
下面对进一步技术方案进行说明：
所述管体包括外管及内管，内管套设于外管内，各信号反射台设于内管的内壁。
在所述外管上设有调位孔，在调位孔处设有调节钉，调节钉的端部抵压在所述内管上。
在所述内管的外壁设有调位环槽，该调位环槽所述调位钉相对应。
在所述安装口处设有安装座，该安装座包括安装端及固定端，安装端的轴线与所述管体的横断面平行，固定端的轴线与所述管体的横断面呈倾斜夹角，所述超声波检测元件设于安装座的固定端上。
还包括有卡环，该卡环包括压环及至少两个卡耳，所述安装座的固定端处设有至少两个固定槽，各固定槽包括周向的旋转槽及与旋转槽相通的卡入槽，卡耳与固定槽相对应；在卡环的外露侧设有至少两个拆装凹部。
在所述超声波检测元件上设有法兰，在所述卡环与法兰之间设有密封圈。
所述信号反射台仅为两个。
所述超声波检测元件位于所述管体的轴线的上方，两个所述信号反射台的中心低于所述管体的轴线，且两个所述信号反射台的中心分别位于所述管体的轴线的两侧。
所述超声波检测元件的垂线与所述横断面之间的夹角为15度至85度。
一种超声波流量计量方法，第一个超声波检测元件发出超声波信号，该超声波信号相对于所述管体的横断面均呈倾斜夹角，该超声波信号传输至信号反射台，并经信号反射台反射至第二个超声波检测元件，根据两个超声波检测元件之间的距离、超声波信号在两个超声波检测元件之间传输所用的时间，检测出单位时间内流经管体的液体的流量。
超声波检测元件可以是常用的超声波换能器，其作用是将电信号转换为超声波振动信号，也可以将超声波振动信号转换为电信号。
下面对前述技术方案的优点或原理进行说明：
1、在检测过程中，第一个超声波检测元件所发出超声波信号后(该超声波信号不会与管体轴线平行或垂直)，直接倾斜的进入管体内，超声波信号不需经过反射即进行第一次传输，当超声波振动信号经信号反射台反射后再进行第二次传输(或第三次传输)，最终超声波信号由第二个超声波检测元件所接收；由于两个超声波检测元件均相对于管体倾斜，所以，至少减少了两次信号反射，减少了压力损失，可靠性提到了提高，并且超声波信号的传输路径并非与管体的轴线平行，也提高了检测的精度；
2、管体由内管及外管组成，在安装时，先将信号反射台装于内管内，再将内管套入外管，安装更方便；
3、信号反射台的作用是对超声波振动信号进行反射，以使超声波振动信号从第一个超声波检测元件准确的传输至第二个超声波检测元件，所以，信号反射台的位置及角度非常重要，为保证信号反射台的正确安装，在外管上设有调位孔，通过调节钉可以调节内管的位置，进而对内管内的信号反射台进行调节，以保证信号反射台的角度，内管上调位环槽的设置，更避免了内管在外管内的滑动；
4、由于超声波检测元件需要倾斜的安装在管体上，安装及加工难度大，在管体上设有安装座，安装座的固定端倾斜，可以方便加工，超声波检测元件的安装也更方便；
5、在安装时，先将超声波检测元件装于安装座内，再装入卡环，通过工具抵入卡环的拆装凹部旋转，将卡环的卡耳卡入固定槽内，实现卡环的固定，在拆开时，反向旋转卡环即可退出卡环而将超声波检测取出，超声波检测元件的拆装更方便；
6、超声波检测元件上的法兰与密封圈配合，避免出现液体泄漏，提高防水效果；
7、由于超声波检测元件相对于管体倾斜，可以减少信号反射台的数量，其数量为两个时，超声波振动信号在管体内的传输路线为至少两段直线段，且信号衰减少，超声波流量计的检测效果最为理想；
8、超声波检测元件位于管体轴线的上方，两个信号反射台的中心低于管体轴线且位于管体轴线的两侧而非中部，减少了管体内杂质在信号反射台的积存，提高了检测的可靠性；
9、超声波检测元件的垂线与所述横断面之间的夹角为15度至85度，方便信号反射台的设置，通用性更强。
附图说明
图1是本发明实施例所述超声波流量计的外形图；
图2是本发明实施例所述超声波流量计的剖视图；
图3是本发明实施例所述超声波流量计的端部视图；
图4是本发明实施例所述超声波流量计的信号传输示意图；
图5是本发明实施例所述超声波检测元件的安装结构图；
图6是本发明实施例所述安装座的结构图；
图7是本发明实施例所述卡环的结构图；
图8是图6的局部放大图；
附图标记说明：
10、管体，11、内管，111、调位环槽，12、外管，111、安装口，112、安装座，1121、安装端，1122、固定端，1123、固定槽，11231、旋转槽，11232、卡入槽，113、卡环，1131、压环，1132、卡耳，1133、拆装凹部，114、调位孔，115、调节钉，20、超声波检测元件，21、法兰，22、密封圈，30、信号反射台。
具体实施方式
下面对本发明的实施例进行详细说明：
如图1至图8所示，一种超声波流量计，包括管体10，在管体10上设有两个安装口111，在两个安装口111处分别设有超声波检测元件20，在所述管体10内设有信号反射台30；垂直于管体10轴线的面为横断面，两个超声波检测元件20的轴线相对于所述管体10的横断面均呈倾斜夹角。
其中，所述管体10包括外管12及内管11，内管11套设于外管12内，各信号反射台30设于内管11的内壁。在所述外管12上设有调位孔114，在调位孔114处设有调节钉115，调节钉115的端部抵压在所述内管11上。在所述内管11的外壁设有调位环槽111，该调位环槽111所述调位钉相对应。
在所述安装口111处设有安装座112，该安装座112包括安装端1121及固定端1122，安装端1121的轴线与所述管体10的横断面平行，固定端1122的轴线与所述管体10的横断面呈倾斜夹角，所述超声波检测元件20设于安装座112的固定端1122上。还包括有卡环113，该卡环113包括压环1131及至少两个卡耳1132，所述安装座112的固定端1122处设有至少两个固定槽1123，各固定槽1123包括周向的旋转槽11231及与旋转槽11231相通的卡入槽11232，卡耳1132与固定槽1123相对应；在卡环113的外露侧设有至少两个拆装凹部1133。在所述超声波检测元件20上设有法兰21，在所述卡环113与法兰21之间设有密封圈22。
所述信号反射台30仅为两个。所述超声波检测元件20位于所述管体10的轴线的上方，两个所述信号反射台30的中心低于所述管体10的轴线，且两个所述信号反射台30的中心分别位于所述管体10的轴线的两侧。所述超声波检测元件20的垂线与所述横断面之间的夹角为15度至85度。
本实施例中，超声波流量计量方法如下：第一个超声波检测元件20发出超声波信号，该超声波信号相对于所述管体10的横断面均呈倾斜夹角，该超声波信号传输至信号反射台30，并经信号反射台30反射至第二个超声波检测元件20，根据两个超声波检测元件20之间的距离、超声波信号在两个超声波检测元件20之间传输所用的时间，检测出单位时间内流经管体10的液体的流量。
本实施例具有如下优点：
1、在检测过程中，第一个超声波检测元件20所发出超声波信号后(该超声波信号不会与管体10轴线平行或垂直)，直接倾斜的进入管体10内，超声波信号不需经过反射即进行第一次传输，当超声波振动信号经信号反射台30反射后再进行第二次传输(或第三次传输)，最终超声波信号由第二个超声波检测元件20所接收；由于两个超声波检测元件20均相对于管体10倾斜，所以，至少减少了两次信号反射，减少了压力损失，可靠性提到了提高，并且超声波信号的传输路径并非与管体10的轴线平行，也提高了检测的精度；
2、管体10由内管11及外管12组成，在安装时，先将信号反射台30装于内管11内，再将内管11套入外管12，安装更方便；
3、信号反射台30的作用是对超声波振动信号进行反射，以使超声波振动信号从第一个超声波检测元件20准确的传输至第二个超声波检测元件20，所以，信号反射台30的位置及角度非常重要，为保证信号反射台30的正确安装，在外管12上设有调位孔114，通过调节钉115可以调节内管11的位置，进而对内管11内的信号反射台30进行调节，以保证信号反射台30的角度，内管11上调位环槽111的设置，更避免了内管11在外管12内的滑动；
4、由于超声波检测元件20需要倾斜的安装在管体10上，安装及加工难度大，在管体10上设有安装座112，安装座112的固定端1122倾斜，可以方便加工，超声波检测元件20的安装也更方便；
5、在安装时，先将超声波检测元件20装于安装座112内，再装入卡环113，通过工具抵入卡环113的拆装凹部1133旋转，将卡环113的卡耳1132卡入固定槽1123内，实现卡环113的固定，在拆开时，反向旋转卡环113即可退出卡环113而将超声波检测取出，超声波检测元件20的拆装更方便；
6、超声波检测元件20上的法兰21与密封圈22配合，避免出现液体泄漏，提高防水效果；
7、由于超声波检测元件20相对于管体10倾斜，可以减少信号反射台30的数量，其数量为两个时，超声波振动信号在管体10内的传输路线为至少两段直线段，且信号衰减少，超声波流量计的检测效果最为理想；
8、超声波检测元件20位于管体10轴线的上方，两个信号反射台30的中心低于管体10轴线且位于管体10轴线的两侧而非中部，减少了管体10内杂质在信号反射台30的积存，提高了检测的可靠性；
9、超声波检测元件20的垂线与所述横断面之间的夹角为15度至85度，方便信号反射台30的设置，通用性更强。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (4)
1.一种超声波流量计，包括管体，在管体上设有两个安装口，在两个安装口处分别设有超声波检测元件，在所述管体内设有信号反射台；其特征在于，垂直于管体轴线的面为横断面，两个超声波检测元件的轴线相对于所述管体的横断面均呈倾斜夹角；在所述安装口处设有安装座，该安装座包括安装端及固定端，安装端的轴线与所述管体的横断面平行，固定端的轴线与所述管体的横断面呈倾斜夹角，所述超声波检测元件设于安装座的固定端上；所述管体包括外管及内管，内管套设于外管内，各信号反射台设于内管的内壁；在所述外管上设有调位孔，在调位孔处设有调节钉，调节钉的端部抵压在所述内管上；还包括有卡环，该卡环包括压环及至少两个卡耳，所述安装座的安装端处设有至少两个固定槽，各固定槽包括周向的旋转槽及与旋转槽相通的卡入槽，卡耳与固定槽相对应；在卡环的外露侧设有至少两个拆装凹部；所述超声波检测元件上设有法兰，在所述卡环与所述法兰之间设有密封圈；所述信号反射台仅为两个；所述超声波检测元件位于所述管体的轴线的上方，两个所述信号反射台的中心低于所述管体的轴线，且两个所述信号反射台的中心分别位于所述管体的轴线的两侧。
2.如权利要求1所述超声波流量计，其特征在于，在所述内管的外壁设有调位环槽，该调位环槽所述调位钉相对应。
3.如权利要求1所述超声波流量计，其特征在于，所述超声波检测元件的垂线与所述横断面之间的夹角为15度至85度。
4.一种采用权利要求1至3中任一项所述的超声波流量计的超声波流量计量方法，其特征在于，第一个超声波检测元件发出超声波信号，该超声波信号相对于所述管体的横断面均呈倾斜夹角，该超声波信号传输至信号反射台，并经信号反射台反射至第二个超声波检测元件，根据两个超声波检测元件之间的距离、超声波信号在两个超声波检测元件之间传输所用的时间，检测出单位时间内流经管体的液体的流量。
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